基于FPGA的驾驶员疲劳检测系统研究

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随着全球经济的高速发展,人民生活水平有了极大的提高,汽车已成为大多数人都有能力购买的普通商品,导致汽车的保有量成逐年上升的趋势。这大大加重了各国的交通运输压力,导致交通事故的发生率不断增加。交通事故产生的原因主要有:无证驾驶、超速驾驶、超重驾驶、酒后驾驶、疲劳驾驶等等,其中由于疲劳驾驶导致的交通事故占有很大比例,并且事故的严重性也远远高于其他几类,危害性极大。本课题正是基于这样的考虑,尝试开发一种能够安装在汽车驾驶舱内的驾驶员疲劳检测装置,实时跟踪驾驶员的眼睛闭合情况,从而判断出疲劳状态,并在检测到驾驶员有疲劳状态时及时向驾驶员发出警告信息,该装置不对驾驶员驾驶行为产生任何生理和心理干扰,从而有效避免疲劳驾驶导致的交通事故的发生。在综合考察和研究分析了国内外研究现状的基础上,本文设计了一套驾驶疲劳检测系统方案,包括光源设计,成像系统设计,视频信号模数转化、采集、显示,PERCLOS驾驶疲劳检测方法的实现等。课题中选用850nm和940nm混合的辅助红外光源提高人眼瞳孔反射亮度,通过引入窄带通光学滤波片使两个CCD传感器分别选择接收850nm波长和940nm波长的反射光,人眼瞳孔可以反射90%的850nm的红外光,却只能反射40%的940nm的红外光,利用此现象得到两幅眼睛以外区域亮度接近的红外图像,再对两幅图像进行位置校对,差分得到瞳孔明亮,背景黑暗的驾驶员脸部图像,有效降低了后续处理的复杂度;为了满足系统实时性的要求,采用了具有高并行处理能力的FPGA芯片,在单一的FPGA芯片内设计视频信号的控制与处理,实现驾驶员眼睛闭合情况的实时监测。本设计为驾驶员疲劳检测提供了一个可行性方案。
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